JPWO2014030317A1 - 人体通信装置、通信機器及び通信方法 - Google Patents

Abstract

磁気誘導を用いて無線通信を行う磁気誘導無線通信回路を備えた通信機器からの磁気誘導信号を送受信するアンテナコイルと、前記アンテナコイルに接続される人体用電極と、前記アンテナコイル及び前記人体用電極を含み前記磁気誘導信号の搬送波周波数に共振する共振回路とを備えた人体通信装置であって、人体内を伝播する前記磁気誘導信号の搬送波周波数が前記通信機器内を伝播する前記磁気誘導信号の搬送波周波数と等しい周波数で、前記通信機器から前記人体を介して相手方の通信機器に前記磁気誘導信号を伝送する。

Description

本開示は、磁気誘導を用いた小電力近距離無線通信技術において、人体通信を利用した人体通信装置及び通信機器に関する。

近年、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）規格に代表されるように、磁気誘導を用いた近距離無線通信技術を採用した通信機器間での双方向通信が注目されている。

磁気誘導を用いた通信においては、通信機器を互いにかざすだけで簡単にデータのやり取りができるという利点はあるが、その通信距離は数ｃｍから１０ｃｍ程度であり、また、各々の通信機器に搭載されたアンテナコイル相対位置関係がずれると、通信ができなくなってしまう問題がある。磁気誘導を用いた通信において、通信距離を延長する手段として、ブースターアンテナコイルや、伝送媒体として人体を用いる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図１０は、例えば特許文献１の図１で開示された、従来技術に係る人体通信システムの構成例を示すブロック図である。この通信システムは、非接触ＩＣカード通信用のリーダライタ１１と、通信端末装置１２と、通信端末装置１３と、非接触ＩＣカード１４と、ユーザである人体１５とを備えて構成される。例えば、通信システムにおいては、リーダライタ１１及び通信端末装置１２は、所定の位置に固定されて配置され、通信端末装置１３及び非接触ＩＣカード１４は、ユーザとしての人体１５に所持されている。

リーダライタ１１には、非接触で無線通信するためのループアンテナ２１が設けられており、リーダライタ１１は、ループアンテナ２１に電流を流して磁界を発生させ、通信端末装置１２と非接触ＩＣカード通信用の信号の送受信を行う。通信端末装置１２は、リーダライタ１１と非接触ＩＣカード通信を行うとともに、人体１５を通信媒体として、通信端末装置１３と人体通信を行う。通信端末装置１２には、無線通信するためのループアンテナ２２、非接触ＩＣ通信送受信回路２３、人体通信送受信回路２４、及び通信電極２５が設けられている。ループアンテナ２２は、ループアンテナ２１から発生した磁界を受信することで、リーダライタ１１から送信されてきた信号を受信する。また、ループアンテナ２２は、非接触ＩＣカード通信用の信号をリーダライタ１１に送信する。

非接触ＩＣ通信送受信回路２３は、ループアンテナ２２により受信された信号を取得して人体通信送受信回路２４に供給する。また、非接触ＩＣ通信送受信回路２３は、人体通信送受信回路２４から信号が供給されると、ループアンテナ２２にその信号を送信させる。人体通信送受信回路２４は、非接触ＩＣ通信送受信回路２３から供給された非接触ＩＣカード通信用の信号を、人体通信用の信号に変換するとともに、変換により得られた信号を通信電極２５から通信端末装置１３に送信する。また、人体通信送受信回路２４は、グランドと通信電極２５との間に生じた電位差を検出することにより、人体１５を介して通信端末装置１３から送信されてきた人体通信用の信号を受信し、受信した信号を非接触ＩＣカード通信用の信号に変換して非接触ＩＣ通信送受信回路２３に供給する。

通信電極２５は人体１５と静電結合する。そして、通信電極２５は、グランドを基準点として、基準点との電位差を利用して人体通信用の信号の送受信を行う。通信端末装置１３は、人体１５を通信媒体として通信端末装置１２と人体通信を行うとともに、非接触ＩＣカード１４と非接触での無線通信、すなわち非接触ＩＣカード通信を行う。通信端末装置１３には、通信電極２６、人体通信送受信回路２７、非接触ＩＣ通信送受信回路２８、及びループアンテナ２９が設けられている。また、通信電極２６は人体１５と静電結合し、人体通信送受信回路２７に設けられた図示せぬグランドを基準点として、基準点との電位差を利用して人体通信用の信号の送受信を行う。

人体通信送受信回路２７は、通信電極２６において受信された人体通信用の信号を、非接触ＩＣカード通信用の信号に変換して非接触ＩＣ通信送受信回路２８に供給する。また、人体通信送受信回路２７は、非接触ＩＣ通信送受信回路２８から供給された非接触ＩＣカード通信用の信号を、人体通信用の信号に変換し、変換により得られた信号を通信電極２６から通信端末装置１２に送信する。また、人体通信送受信回路２７は、これから送信しようとする人体通信用の信号（データ）に応じて、グランドと通信電極２６との間に電位差を生じさせることにより、人体１５を介して通信端末装置１２に信号を送信する。さらに、非接触ＩＣ通信送受信回路２８は、人体通信送受信回路２７から供給された信号に応じてループアンテナ２９に電流を流して磁界を発生させ、非接触ＩＣカード１４に信号を送信する。また、非接触ＩＣ通信送受信回路２８は、ループアンテナ２９において受信された非接触ＩＣカード１４からの信号を取得して人体通信送受信回路２７に供給する。

ループアンテナ２９は、非接触ＩＣ通信送受信回路２８の制御に応じて磁界を発生させることにより、非接触ＩＣカード１４に非接触ＩＣカード通信用の信号を送信し、非接触ＩＣカード１４の負荷の変動を受信することにより、非接触ＩＣカード１４から送信されてきた信号を受信する。非接触ＩＣカード１４は、非接触で無線通信するためのループアンテナ３０を備えており、ループアンテナ３０の負荷を変動させたり、ループアンテナ３０において磁界を受信したりすることにより、通信端末装置１３と非接触ＩＣカード通信を行う。また、非接触ＩＣカード１４は、送信しようとするデータに応じて、ループアンテナ３０に対する負荷を変動させて、ループアンテナ３０にデータに応じた磁界を発生させることにより、ループアンテナ３０に非接触ＩＣカード通信用の信号を送信させる。

特開２００９−８１７７１号公報

しかしながら、各通信端末装置１２，１３にはそれぞれ、人体通信送受信回路２４，２７を備えているので、構成が複雑になり、消費電力も増大するという問題点があった。

本開示の目的は以上の問題点を解決し、従来技術に比較して構成が簡単であって、消費電力を大幅に軽減できる人体通信装置及び通信機器を提供することにある。

第１の開示に係る人体通信装置は、
磁気誘導を用いて無線通信を行う磁気誘導無線通信回路を備えた通信機器からの磁気誘導信号を送受信するアンテナコイルと、
前記アンテナコイルに接続される人体用電極と、
前記アンテナコイルと前記人体用電極を含み前記磁気誘導信号の搬送波周波数に共振する共振回路とを備えた人体通信装置であって、
人体内を伝播する前記磁気誘導信号の搬送波周波数が前記通信機器内を伝播する前記磁気誘導信号の搬送波周波数と等しい周波数で、前記通信機器から前記人体を介して相手方の通信機器に前記磁気誘導信号を伝送することを特徴とする。

前記人体通信装置において、前記共振回路は、前記アンテナコイルと受動素子のみとにより構成されたことを特徴とする。

また、前記人体通信装置において、前記受動素子はキャパシタであることを特徴とする。

さらに、前記人体通信装置において、前記人体通信装置は、前記通信機器とは異なる筺体にて構成されることを特徴とする。

またさらに、前記人体通信装置において、前記人体通信装置は、前記通信機器に着脱可能に配置されたことを特徴とする。

またさらに、前記人体通信装置において、前記アンテナコイルと前記人体用電極との間に、前記磁気誘導信号を遮断するスイッチ手段をさらに備えたことを特徴とする。

また、前記人体通信装置において、前記人体用電極を複数備え、
前記複数の人体用電極のうち少なくとも１つの電極が人体に接触することなく、前記人体周辺の空間と結合して磁気誘導信号を伝送することを特徴とする。

さらに、前記人体通信装置において、前記人体用電極の表面は樹脂層により被覆され、人体の体表面と前記電極と間に形成される容量を介して前記磁気誘導信号を伝送することを特徴とする。

第２の開示に係る通信機器は、磁気誘導を用いて無線通信を行う磁気誘導無線通信回路を備えた通信機器であって、
磁気誘導信号を送受信するアンテナコイルと、
人体用電極と、
前記磁気誘導無線通信回路と、前記アンテナコイル及び人体用電極との間に挿入されたスイッチ手段とを備え、
前記スイッチ手段は、前記磁気誘導無線通信回路と前記アンテナコイルとの間の接続と、前記磁気誘導無線通信回路と前記人体用電極との間の接続を選択的に切り替え、前記スイッチ手段が前記磁気誘導無線通信回路を人体用電極と接続しているときに、前記通信機器から人体を介して相手方の通信機器に前記磁気誘導信号を伝送し、
前記人体内を伝播する前記磁気誘導信号の搬送波周波数と前記磁気誘導無線通信回路内を伝播する前記磁気誘導信号の搬送波周波数が等しいことを特徴とする。

第３の開示に係る通信機器は、磁気誘導を用いて無線通信を行う磁気誘導無線通信回路を備えた通信機器であって、
磁気誘導信号を送受信するアンテナコイルと、
前記アンテナコイルに接続された人体用電極と、
前記磁気誘導無線通信回路及び前記アンテナコイルと、人体用電極との間に挿入されたスイッチ手段とを備え、
前記スイッチ手段は、前記磁気誘導無線通信回路及び前記アンテナコイルと、前記人体用電極との間の接続をオン又はオフし、当該接続をオンしているときに、前記通信機器から人体を介して相手方の通信機器に前記磁気誘導信号を伝送し、
前記人体内を伝播する前記磁気誘導信号の搬送波周波数と前記磁気誘導無線通信回路内を伝播する前記磁気誘導信号の搬送波周波数が等しいことを特徴とする。

本開示に係る人体通信装置及び通信機器によれば、磁気誘導を用いた近距離無線通信装置において、別の送受信回路を追加することなく、人体を伝送路として用いて、従来技術に比較して簡単な構成で安定した通信を行うことができる。また、消費電力を大幅に軽減できる。

本開示の第１の実施形態に係る、人体１０３を介して接続された人体通信装置１０４，１０５を備えた人体通信システムの構成例を示すブロック図である。 図１の人体通信装置１０４の具体的な構成例を示す斜視図である。 図２Ａの人体通信装置１０４の回路例を示す回路図である。 第１の実施形態の変形例に係る人体通信装置１０４Ａの構成例を示すブロック図である。 図３Ａの人体通信装置１０４Ａの回路例を示す回路図である。 図３Ａの人体通信装置１０４Ａの別の回路例を示す回路図である。 本開示の第２の実施形態に係る通信機器１０１Ａ内の人体通信装置１０４Ｂの構成例を示すブロック図である。 図４Ａの通信機器１０１Ａ内の人体通信装置１０４Ｂの回路例を示す回路図である。 本開示の第２の実施形態の変形例に係る通信機器１０１Ｂ内の人体通信装置１０４Ｃの構成例を示すブロック図である。 図５Ａの通信機器１０１Ｂ内の人体通信装置１０４Ｃの回路例を示す回路図である。 本開示の第３の実施形態に係る人体通信装置１０４における人体用電極１０７ａ，１０７ｂの第１の配置例を示す斜視図である。 本開示の第３の実施形態の変形例に係る人体通信装置１０４における人体用電極１０７ａ，１０７ｂの第２の配置例を示す斜視図である。 本開示の第４の実施形態に係る、二人の人体１０３Ａ，１０３Ｂを介して接続された人体通信装置１０４，１０５を備えた人体通信システムの構成例を示すブロック図である。 図１の人体通信システムでの実施例であって、受信側の通信機器１０２における受信強度の周波数特性を示す図である。 従来技術に係る人体通信システムの構成例を示すブロック図である。

以下、本開示に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。

本実施形態では、人体通信装置と、磁気誘導を用いた近距離無線通信機能を有する通信機器の実施形態について以下に詳細に説明する。なお、各実施形態は、磁気誘導を用いた近距離無線通信機能を有する通信機器と共に適用される人体通信装置であるが、磁気誘導を用いた近距離無線通信機能を有する通信機器の具体的な構造については、特定のものに限定されず公知なので、その説明は省略する。

第１の実施形態．
図１は本開示の第１の実施形態に係る、人体１０３を介して接続された人体通信装置１０４，１０５を備えた人体通信システムの構成例を示すブロック図である。

図１において、１０１，１０２はＮＦＣ規格等の磁気誘導を用いた近距離無線通信機能を有する磁気誘導無線通信回路を備えた通信機器、１０３は伝送媒体となる人体、１０４，１０５は本実施形態に係る人体通信装置を示す。本実施形態に係る人体通信装置１０４は共振回路１０９ａを含み、共振回路１０９ａは、磁気誘導を用いて磁気誘導信号を送受信する近距離無線通信用のアンテナコイル１０６ａと、人体用電極１０７ａ，１０７ｂと、例えばキャパシタを含み前記人体用電極が人体通信を行う使用状態にあるときに磁気誘導を用いた近距離無線通信で使われる搬送波周波数に共振する共振素子１０８ａとを備えて構成される。また、本実施形態に係る人体通信装置１０５は共振回路１０９ｂを含み、共振回路１０９ｂは、磁気誘導を用いた近距離無線通信用のアンテナコイル１０６ｂと、人体用電極１０７ｃ，１０７ｄと、例えばキャパシタを含み前記人体用電極が人体通信を行う使用状態にあるときに磁気誘導を用いた近距離無線通信で使われる搬送波周波数に共振する共振素子１０８ｂとを備えて構成される。なお、共振素子１０８ａ，１０８ｂはキャパシタのみならず、インダクタを含み構成してもよい。

次いで、図１を参照して、本開示の実施形態に係る人体通信装置１０４，１０５により信号を送受信する方法について説明する。

図１において、磁気誘導を用いた近距離無線通信機能を有する磁気誘導無線通信回路を備えた通信機器１０１から送信された磁気誘導信号は、人体通信装置１０４に配置されるアンテナコイル１０６ａによって受信された後、その磁気誘導信号の搬送波周波数と実質的に同一の共振周波数を有する共振回路１０９ａを介して、その磁気誘導信号の搬送波周波数において最も効率の良い状態で人体用電極１０７ａ，１０７ｂに伝達される。人体用電極１０７ａ，１０７ｂは人体１０３を介して人体用電極１０７ｃ，１０７ｄに連結され、電気的に接続されており、人体用電極１０７ａ，１０７ｂから人体１０３に伝達された信号は、その人体１０３を介して別の人体通信装置１０５の人体用電極１０７ｃ，１０７ｄにさらに伝達される。伝達された信号は、その磁気誘導信号の搬送波周波数と実質的に同一の共振周波数を有する共振回路１０９ｂを介して、その磁気誘導信号の搬送波周波数において最も効率の良い状態で、人体通信装置１０５に配置されるアンテナコイル１０６ｂから送信され、磁気誘導を用いた近距離無線通信機能を有する磁気誘導無線通信回路を備えた通信機器１０２により受信される。

また、本実施形態に係る人体通信システムの信号の流れは、可逆性があるので、通信機器１０２から人体通信装置１０５、人体１０３及び人体通信装置１０４を介して通信機器１０１に信号を伝送してもよい。

以上のように構成された人体通信システムにおいては、通信機器１０１と通信機器１０２との間で信号の送受信が行われる。従って、磁気誘導通信とは別の送受信回路（図１０の２３，２８）が不要であり、構成が簡易な人体通信装置１０４，１０５のみで可能であるので小型化や低消費電力化が容易である。

図２Ａは図１の人体通信装置１０４の具体的な構成例を示す斜視図である。なお、図１の人体通信装置１０５も図２Ａの人体通信装置１０４と同様に構成される。図２Ａにおいて、人体通信装置１０４の筺体１０４ｈ内に磁気誘導を用いた近距離無線通信用のアンテナコイル１０６ａを配置し、当該アンテナコイル１０６ａは共振素子１０８ａに接続される。さらに、共振素子１０８ａは、人体通信装置１０４の筐体１０４ｈ上に配置された人体用電極１０７ａ，１０７ｂに接続される。人体通信装置１０４は、通信機器１０１に対して着脱可能な構造となっている。

図２Ｂは図２Ａの人体通信装置１０４の回路例を示す回路図である。なお、図１の人体通信装置１０５も図２Ｂの人体通信装置１０４と同様に構成される。図２Ｂにおいて、磁気誘導無線通信回路を備えた通信機器１０１のアンテナコイル１０１ｃは人体通信装置１０４のアンテナコイル１０６ａと誘導結合Ｍして接続される。アンテナコイル１０６ａには、人体用電極１０７ａ、１０７ｂ間に、並列に例えばキャパシタＣである共振素子１０８ａが接続される。当該共振素子１０８ａのキャパシタＣの容量は、人体通信用電極１０７ａ，１０７ｂが人体に対して人体通信を行う状態にあるときに、共振素子１０８ａが、通信機器１０１のアンテナコイル１０１ｃから送信される磁気誘導信号の搬送波周波数と実質的に同一の共振周波数を有する共振回路１０９ａを構成するように決定される。アンテナコイル１０６ａの一端は人体用電極１０７ａに接続され、その他端は人体用電極１０７ｂに接続される。ここで、共振回路１０９ａは例えばＬＣの受動素子のみで構成され、能動素子を備えていないことを特徴としている。

以上のように構成された図２Ｂの人体通信装置１０４において、通信機器１０１のアンテナコイル１０１ｃから送信された磁気誘導信号はアンテナコイル１０６によって受信された後、共振回路１０９ａにより帯域通過ろ波され、人体用電極１０７ａ，１０７ｂに伝達される。

以上のように構成された人体通信装置１０４は、磁気誘導無線通信回路を備えた通信機器１０１とは別々の筐体で構成されている。従って、人体通信装置１０４と通信機器１０１を同一筺体で構成する必要がなく、通信機器１０１に新たに機能を追加することなく、容易に人体通信機能を実現できる。また、人体通信装置１０４は、通信機器１０１に対して着脱可能な構造となっているため、人体通信装置１０４と通信機器１０１を離隔することにより、前記通信機器１０１が有している磁気誘導を用いた近距離無線通信の機能を何ら損なうことがない。

また、磁気誘導を用いた近距離無線通信を利用した人体通信システムにおいて、別の送受信回路（図１０の２３，２８）を追加することなく、かつ通信機器１０１，１０２の構成に何らの追加をすることなく磁気誘導を用いた近距離無線通信技術を搭載している通信機器１０１，１０２間での双方向通信の通信距離を延長することができる。

さらに、共振回路１０９ａを例えばキャパシタなどの受動素子のみで構成することにより、人体通信装置１０４には電源を供給する必要がなく通信機器１０１の消費電力に何らの影響を与えることがない。

またさらに、通信機器１０１と人体通信装置１０４は図２Ａに示すように一体型の構造である必要がないので、容易に分離することが可能であり、前記通信機器１０１が有している磁気誘導を用いた近距離無線通信の機能（磁気誘導無線通信回路の機能）を何ら損なうことがない。

以上説明したように、本実施形態によれば、電源を供給することなく取り外し可能な構造で、磁気誘導を用いた近距離無線通信の通信距離を、人体１０３を伝送路として使用することで、安定した通信を行うことができ、従来技術に係る磁気誘導を用いた近距離無線通信の通信距離の制約を解消できる。従って、前記通信機器１０１，１０２同士の位置と向きに制約がなく、さらに容易に分離することで前記通信機器１０１，１０２の磁気誘導を用いた近距離無線通信の機能を何ら損なうことがない人体通信装置１０４，１０５が実現できる。

第１の実施形態の変形例．
図３Ａは第１の実施形態の変形例に係る人体通信装置１０４Ａの構成例を示すブロック図である。なお、図１の人体通信装置１０５も図３Ａの人体通信装置１０４と同様に構成される。図３Ａの人体通信装置１０４Ａは図１の人体通信装置１０４に比較して、人体通信装置１０４Ａ内にスイッチＳＷ１を設けたことを特徴としている。図３Ａにおいて、人体通信装置１０４Ａは共振回路１０９ａを含み、共振回路１０９ａは、磁気誘導を用いた近距離無線通信用のアンテナコイル１０６ａと、当該アンテナコイル１０６ａと共振素子１０８ａの間に設けられ電気的信号をオン／オフするスイッチＳＷ１と、例えばキャパシタである共振素子１０８ａと、人体用電極１０７ａとを備えて構成される。

以上のように構成された人体通信装置１０４Ａにおいて、人体通信を使用する場合にはスイッチＳＷ１をオンして第１の実施形態と同様に動作する一方、人体通信を使用しない場合には、スイッチＳＷ１をオフすることで、共振素子１０８ａが近距離無線通信用のアンテナコイル１０６ａと分離され、近距離無線通信用のアンテナコイル１０６ａの共振周波数は磁気誘導を用いた近距離無線通信で使われる搬送波周波数ではなくなる。したがって、スイッチＳＷ１をオフすることで、人体通信装置１０４Ａが通信機器１０１に接続された状態でも、人体通信ではなく電磁誘導を用いた従来の近距離無線通信を行うことができる。すなわち、スイッチＳＷ１をオン／オフすることにより、前記通信機器１０１が有している磁気誘導を用いた近距離無線通信の機能を何ら損なうことがなく人体通信機能を実現できる。

図３Ｂは図３Ａの人体通信装置１０４Ａの回路例を示す回路図である。図３Ｂの人体通信装置１０４Ａは、図２Ｂの人体通信装置１０４と比較して、アンテナコイル１０６とキャパシタＣとの間にスイッチＳＷ１を挿入したことを特徴としている。その他の構成は図２Ｂと同様である。

図３Ｃは図３Ａの人体通信装置１０４Ａの別の回路例を示す回路図である。図３Ｃの人体通信装置１０４Ａは、図３Ｃの人体通信装置１０４Ａと比較して、人体用電極１０７ａとキャパシタＣとの間にスイッチＳＷ１を挿入したことを特徴としている。その他の構成は図３Ｂと同様である。このように構成しても、スイッチＳＷ１をオフにすることにより人体通信用電極１０７ａ，１０８ｂが分離され、近距離無線通信用のアンテナコイル１０６ａの共振周波数は磁気誘導を用いた近距離無線通信で使われる搬送波周波数ではなくなる。すなわち、図３Ｂの人体通信装置１０４Ａと同様の作用効果を有する。

第２の実施形態．
図４Ａは本開示の第２の実施形態に係る通信機器１０１Ａ内の人体通信装置１０４Ｂの構成例を示すブロック図である。図４Ａの人体通信装置１０４Ｂは、磁気誘導を用いた近距離無線通信機能を有する通信機器１０１Ａ内にスイッチＳＷ２，ＳＷ３を設けたことを特徴としている。人体通信装置１０４Ｂは、磁気誘導無線通信回路１０１ａと、アンテナコイル１０１ｃと、人体用電極１０７ａ，１０７ｂと、磁気誘導無線通信回路１０１ａと、アンテナコイル１０１ｃ及び人体用電極１０７ａ，１０７ｂとの間に信号の経路を切り換えるスイッチＳＷ２，ＳＷ３とを備えて構成される。

図４Ａの人体通信装置１０４Ｂにおいて、人体通信を使用する場合には、スイッチＳＷ２，ＳＷ３を、磁気誘導無線通信回路１０１ａから人体用電極１０７ａ，１０７ｂに接続する経路に切り換える一方、人体通信を使用しない場合にはスイッチＳＷ２，ＳＷ３を、磁気誘導無線通信回路１０１ａからアンテナコイル１０１ｃに接続する経路に切り換える。

図４Ｂは図４Ａの通信機器１０１Ａ内の人体通信装置１０４Ｂの回路例を示す回路図である。図４Ｂにおいて、人体通信を使用する場合には、スイッチＳＷ２，ＳＷ３は連動して各接点ａ側に切り替えられ、磁気誘導無線通信回路１０１ａから人体用電極１０７ａ，１０７ｂに接続する経路に切り換える一方、人体通信を使用しない場合には、スイッチＳＷ２，ＳＷ３を連動して各接点ｂ側に切り替え、磁気誘導無線通信回路１０１ａからアンテナコイル１０１ｃに接続する経路に切り換える。

以上のように構成された本実施形態では、スイッチＳＷ２，ＳＷ３を選択的に切り換えることにより、前記通信機器１０１Ａが有している磁気誘導を用いた近距離無線通信の機能を何ら損なうことがなく人体通信機能を実現できる。

第２の実施形態の変形例．
図５Ａは本開示の第２の実施形態の変形例に係る通信機器１０１Ｂ内の人体通信装置１０４Ｃの構成例を示すブロック図である。図５Ａの人体通信装置１０４Ｃは、図４Ａの人体通信装置１０４Ｂと比較して、スイッチＳＷ２，ＳＷ３に代えて、スイッチＳＷ４，ＳＷ５を備えたことを特徴としている。図５Ａの人体通信装置１０４Ｃは、磁気誘導無線通信回路１０１ａと、アンテナコイル１０１ｃと、人体用電極１０７ａ，１０７ｂと、磁気誘導無線通信回路１０１ａ及びアンテナコイル１０１ｃと人体用電極１０７ａ，１０７ｂとの間に設けられ信号伝送をオン／オフするスイッチＳＷ４，ＳＷ５とを備えて構成される。

以上のように構成された人体通信装置１０４Ｃにおいて、人体通信を使用する場合にはスイッチＳＷ４，ＳＷ５をオンし、人体通信を使用しない場合には、スイッチＳＷ４，ＳＷ５をオフすることで、人体用電極１０７ａ，１０７ｂを、磁気誘導無線通信回路１０１ａ及びアンテナコイル１０１ｃから分離される。

図５Ｂは図５Ａの通信機器１０１Ｂ内の人体通信装置１０４Ｃの回路例を示す回路図である。図５Ｂにおいて、磁気誘導無線通信回路１０１ａは常時アンテナコイル１０１ｃに接続されテイル。磁気誘導無線通信回路１０１ａはさらに、スイッチＳＷ４，ＳＷ５を介して人体用電極１０７ａ，１０７ｂに接続される。

以上説明したように、スイッチＳＷ４，ＳＷ５をオン／オフすることにより、人体通信の伝送を行うか否かを選択的に切り替えることができ、前記通信機器１０１Ｂが有している磁気誘導を用いた近距離無線通信の機能を何ら損なうことがなく人体通信機能を実現できる。

第３の実施形態．
図６は本開示の第３の実施形態に係る人体通信装置１０４における人体用電極１０７ａ，１０７ｂの第１の配置例を示す斜視図である。人体通信装置１０４における他の構成については上述の実施形態の通りであり、また、本実施形態は人体通信装置１０５にも適用できる。図６において、人体用電極１０７ａ，１０７ｂは、人体通信装置１０４の左右側面に形成され、人体用電極１０７ａ，１０７ｂはともに伝送媒体となる人体の手１０３Ｈに接触し、信号を人体を介して伝送することを特徴としている。

なお、前記人体通信用電極１０７ａ，１０７ｂの表面は薄い樹脂層で被覆され、人体体表面と前記電極１０７ａ，１０７ｂとの間の容量を介して信号を伝送してもよい。また、図６において、２つの人体用電極１０７ａ，１０７ｂの場合について説明しているが、本開示はこれに限らず、３つ以上の人体用電極を形成してもよい。さらに、図６において、人体通信装置１０４を人体の手１０３Ｈで持った場合の例を示したが、人体用電極１０７ａ，１０７ｂが接する人体の部位はこれに限らず、人体の他の部位であってもよい。またさらに、図中の人体用電極１０７ａ，１０７ｂの位置は、人体通信装置１０４のうちの配置の一例を示すものであり、他の位置に形成してもよい。また、ここでは人体通信装置１０４について説明したが人体通信装置１０４Ｂ、人体通信装置１０４Ｃにおいても同様である。

第３の実施形態の変形例．
図７は本開示の第３の実施形態の変形例に係る人体通信装置１０４における人体用電極１０７ａ，１０７ｂの第２の配置例を示す斜視図である。人体通信装置１０４における他の構成については上述の実施形態の通りであり、また、本実施形態は人体通信装置１０５にも適用できる。図７において、人体用電極１０７ａ，１０７ｂは、人体通信装置１０４の上面と、右側面に形成され、人体用電極１０７ｂは伝送媒体となる人体の手１０３Ｈに接触するが、人体用電極１０７ａは伝送媒体となる人体の手１０３Ｈに接触せず、その周辺の自由空間を基準電位として、信号を人体を介して伝送することを特徴としている。ここで、接触しない人体用電極は複数のうちの少なくとも１つであってもよい。

なお、前記人体通信用電極１０７ａ，１０７ｂの表面は薄い樹脂層で被覆され、人体体表面と前記電極１０７ａ，１０７ｂとの間の樹脂層の静電容量を介して信号を伝送してもよい。また、図７において、２つの人体用電極１０７ａ，１０７ｂの場合について説明しているが、本開示はこれに限らず、３つ以上の人体用電極を形成してもよい。さらに、図７において、人体通信装置１０４を人体の手１０３Ｈで持った場合の例を示したが、人体用電極１０７ａ，１０７ｂが接する人体の部位はこれに限らず、人体の他の部位であってもよい。またさらに、図中の人体用電極１０７ａ，１０７ｂの位置は、人体通信装置１０４のうちの配置の一例を示すものであり、他の位置に形成してもよい。また、ここでは人体通信装置１０４について説明したが人体通信装置１０４Ｂ、人体通信装置１０４Ｃにおいても同様である。

第４の実施形態．
図８は本開示の第４の実施形態に係る、二人の人体１０３Ａ，１０３Ｂを介して接続された人体通信装置１０４，１０５を備えた人体通信システムの構成例を示すブロック図である。図８において、磁気誘導を用いた近距離無線通信機能を有する磁気誘導無線通信回路１０１から、人体通信装置１０４と、人体通信装置１０４を所持する伝送媒体となる人体１０３Ａの手１０３Ａ１、その人体本体、人体の手１０３Ａ２と、他の人体１０３Ｂの手１０３Ｂ２、その人体本体、人体の手１０３Ｂ１と、伝送媒体となる人体１０３Ｂが所持する人体通信装置１０５を介して、磁気誘導を用いた近距離無線通信機能を有する磁気誘導無線通信回路１０２を備えた通信機器１０２に信号が伝送される。従って、通信機器１０１と通信機器１０２の間で信号の伝送が可能となる。

図８の人体通信システムにおいて、人体通信装置１０４を用いているが、本開示はこれに限らず、人体通信装置１０４Ａ，１０４Ｂ，１０４Ｃを用いてもよい。また、人体通信装置１０５を用いているが、本開示はこれに限らず、人体通信装置１０５Ａ，１０５Ｂ，１０５Ｃを用いてもよい。

以上の第４の実施形態では、二人の人体１０３Ａ，１０３Ｂの場合を示したが、本開示はこれに限らず、三人以上の人体を介して信号を伝送してもよい。

以上の各実施形態では、磁気誘導を用いた近距離無線通信技術を利用する磁気誘導無線通信回路を備えた通信機器１０１、１０２間の信号伝送の例を示したが、本開示はこれに限らず、通信機器１０１、１０２のうちのいずれか一方は人体通信用の機能しか持たない通信用の端末であってもよい。

図９は図１の人体通信システムでの実施例であって、受信側の通信機器１０２における受信強度の周波数特性を示す図である。図９において、人体通信装置があるときの周波数特性８０１（実線）は、人体通信装置がないときの周波数特性８０２（点線）に比較して、磁気誘導信号の搬送波周波数（本実施例では１３．５６ＭＨｚに設定）において約１７ｄＢの利得の向上が確認できた。このように利得が向上することで信号伝送を安定して行うことができ、通信距離を延長できる。なお、図中に示される数値は特性の一例を示すものであり、本開示の実施形態や利得を向上させる周波数を制限するものではない。

本開示に係る人体通信装置は、磁気誘導を用いた近距離無線通信を有する通信機器を簡易な人体通信装置を取り付けるのみで、人体を伝送媒体として通信を行うことで、磁気誘導を用いた近距離無線通信を行う際の通信機器同士の位置関係の制約がなく、また通信機器の機能を損なうことなく使用できるという特徴を有し、磁気誘導を用いた近距離無線通信の利便性を向上する人体通信装置として有用である。

１０１，１０２，１０１Ａ，１０１Ｂ…磁気誘導無線通信回路を備えた通信機器、
１０１ａ…磁気誘導無線通信回路、
１０１ｃ…アンテナコイル、
１０３…人体、
１０３Ｈ，１０３Ａ１，１０３Ａ２，１０３Ｂ１，１０３Ｂ２…人体の手、
１０４，１０５，１０４Ａ，１０４Ｂ，１０４Ｃ…人体通信装置、
１０４ｈ…筐体、
１０６ａ，１０６ｂ…アンテナコイル、
１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃ，１０７ｄ…人体用電極、
１０８ａ，１０８ｂ…共振素子、
１０９ａ，１０９ｂ…共振回路、
Ｃ…キャパシタ、
ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５…スイッチ。

図３Ｃは図３Ａの人体通信装置１０４Ａの別の回路例を示す回路図である。図３Ｃの人体通信装置１０４Ａは、図３Ｂの人体通信装置１０４Ａと比較して、人体用電極１０７ａとキャパシタＣとの間にスイッチＳＷ１を挿入したことを特徴としている。その他の構成は図３Ｂと同様である。このように構成しても、スイッチＳＷ１をオフにすることにより人体通信用電極１０７ａ，１０７ｂが分離され、近距離無線通信用のアンテナコイル１０６ａの共振周波数は磁気誘導を用いた近距離無線通信で使われる搬送波周波数ではなくなる。すなわち、図３Ｂの人体通信装置１０４Ａと同様の作用効果を有する。

図５Ｂは図５Ａの通信機器１０１Ｂ内の人体通信装置１０４Ｃの回路例を示す回路図である。図５Ｂにおいて、磁気誘導無線通信回路１０１ａは常時アンテナコイル１０１ｃに接続されている。磁気誘導無線通信回路１０１ａはさらに、スイッチＳＷ４，ＳＷ５を介して人体用電極１０７ａ，１０７ｂに接続される。

第４の実施形態．
図８は本開示の第４の実施形態に係る、二人の人体１０３Ａ，１０３Ｂを介して接続された人体通信装置１０４，１０５を備えた人体通信システムの構成例を示すブロック図である。図８において、磁気誘導を用いた近距離無線通信機能を有する磁気誘導無線通信回路１０１から、人体通信装置１０４と、人体通信装置１０４を所持する伝送媒体となる人体１０３Ａの手１０３Ａ１、その人体本体、人体の手１０３Ａ２と、他の人体１０３Ｂの手１０３Ｂ２、その人体本体、人体の手１０３Ｂ１と、伝送媒体となる人体１０３Ｂが所持する人体通信装置１０５を介して、磁気誘導を用いた近距離無線通信機能を有する磁気誘導無線通信回路を備えた通信機器１０２に信号が伝送される。従って、通信機器１０１と通信機器１０２の間で信号の伝送が可能となる。

Claims (11)

1. 磁気誘導を用いて無線通信を行う磁気誘導無線通信回路を備えた通信機器からの磁気誘導信号を送受信するアンテナコイルと、
   前記アンテナコイルに接続される人体用電極と、
   前記アンテナコイルと前記人体用電極を含み前記磁気誘導信号の搬送波周波数に共振する共振回路とを備えた人体通信装置であって、
   人体内を伝播する前記磁気誘導信号の搬送波周波数が前記通信機器内を伝播する前記磁気誘導信号の搬送波周波数と等しい周波数で、前記通信機器から前記人体を介して相手方の通信機器に前記磁気誘導信号を伝送することを特徴とする人体通信装置。
2. 前記共振回路は、前記アンテナコイルと受動素子のみとにより構成されたことを特徴とする請求項１に記載の人体通信装置。
3. 前記受動素子はキャパシタであることを特徴とする請求項２に記載の人体通信装置。
4. 前記人体通信装置は、前記通信機器とは異なる筺体にて構成されることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載の人体通信装置。
5. 前記人体通信装置は、前記通信機器に着脱可能に配置されたことを特徴とする請求項４に記載の人体通信装置。
6. 前記アンテナコイルと前記人体用電極との間に、前記磁気誘導信号を遮断するスイッチ手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載の人体通信装置。
7. 前記人体用電極を複数備え、
   前記複数の人体用電極のうち少なくとも１つの電極が人体に接触することなく、前記人体周辺の空間と結合して磁気誘導信号を伝送することを特徴とする請求項１〜６のうちのいずれか１つに記載の人体通信装置。
8. 前記人体用電極の表面は樹脂層により被覆され、人体の体表面と前記電極と間に形成される容量を介して前記磁気誘導信号を伝送することを特徴とする請求項１〜６のうちのいずれか１つに記載の人体通信装置。
9. 磁気誘導を用いて無線通信を行う磁気誘導無線通信回路を備えた通信機器であって、
   磁気誘導信号を送受信するアンテナコイルと、
   人体用電極と、
   前記磁気誘導無線通信回路と、前記アンテナコイル及び人体用電極との間に挿入されたスイッチ手段とを備え、
   前記スイッチ手段は、前記磁気誘導無線通信回路と前記アンテナコイルとの間の接続と、前記磁気誘導無線通信回路と前記人体用電極との間の接続を選択的に切り替え、前記スイッチ手段が前記磁気誘導無線通信回路を人体用電極と接続しているときに、前記通信機器から人体を介して相手方の通信機器に前記磁気誘導信号を伝送し、
   前記人体内を伝播する前記磁気誘導信号の搬送波周波数と前記磁気誘導無線通信回路内を伝播する前記磁気誘導信号の搬送波周波数が等しいことを特徴とする通信機器。
10. 磁気誘導を用いて無線通信を行う磁気誘導無線通信回路を備えた通信機器であって、
    磁気誘導信号を送受信するアンテナコイルと、
    前記アンテナコイルに接続された人体用電極と、
    前記磁気誘導無線通信回路及び前記アンテナコイルと、人体用電極との間に挿入されたスイッチ手段とを備え、
    前記スイッチ手段は、前記磁気誘導無線通信回路及び前記アンテナコイルと、前記人体用電極との間の接続をオン又はオフし、当該接続をオンしているときに、前記通信機器から人体を介して相手方の通信機器に前記磁気誘導信号を伝送し、
    前記人体内を伝播する前記磁気誘導信号の搬送波周波数と前記磁気誘導無線通信回路内を伝播する前記磁気誘導信号の搬送波周波数が等しいことを特徴とする通信機器。
11. 前記搬送波周波数は、１３．５６ＭＨｚであることを特徴とする請求項１〜８のうちのいずれか１つに記載の人体通信装置。

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